Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Entdeckt: Neue Enzyme für ein altes Organell

24.05.2012
Marburger Biologen haben bislang verborgen gebliebene Varianten altbekannter Proteine entdeckt, die an einen unerwarteten Ort in der Zelle verfrachtet werden.

Dabei handelt es sich um zuckerverwertende Enzyme, die normalerweise nur in der Zellgrundsubstanz vorkommen, dem Zytoplasma. Durch einen ungewöhnlichen Mechanismus werden diese Proteine mit einem Transportsignal versehen, das ihnen den Weg in die so genannten Peroxisomen weist. Das Forscherteam um Professor Dr. Michael Bölker von der Philipps-Universität Marburg stellt die bislang unbekannten Varianten in der nächsten Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Nature vor, die am 24. Mai 2012 erscheint.

Das Innere von Zellen untergliedert sich in zahlreiche Organellen, die jeweils ganz spezielle Aufgaben erfüllen; Beispiele hierfür sind die energieliefernden Mitochondrien und die photosynthetisch aktiven Chloroplasten. Zu diesen Organellen zählen auch die Peroxisomen, die am Abbau von Fettsäuren beteiligt sind. Peroxisomale Proteine tragen in der Regel an ihrem Ende eine kurze Signalsequenz mit einer ganz bestimmten Folge von Aminosäuren.

„Zuckerabbauende Enzyme gehören zu den am besten untersuchten Proteinen“, erklärt Bölker; „sie finden sich normalerweise nur in der Zellgrundsubstanz, dem Zytoplasma. Deshalb war es eine große Überraschung, dass das Glykolyse-Enzym GAPDH in vielen Pilzen in zwei Versionen existiert, von denen eine mit einem peroxisomalen Transportsignal endet.“

Das Team suchte nach weiteren Proteinen, bei denen peroxisomale Varianten gebildet werden, und fand mit dem Enzym PGK ein zweites Beispiel; auch PGK ist am Zuckerabbau beteiligt. Der Abbau von Zucker durch Glykolyse ist unter Lebewesen eine der am häufigsten genutzten Möglichkeiten, um an Energie zu gelangen. Dieser Prozess läuft innerhalb der Zelle nur in der Zellgrundsubstanz, dem Zytoplasma ab – zumindest war dies bisher die gängige Meinung von Biologen.

Warum ist die peroxisomale Lokalisierung dieser gut untersuchten Proteine bislang verborgen geblieben? „Die Lokalisierung erfolgt nur partiell“, erläutert Erstautor Johannes Freitag: “Das heißt, dass sich die Enzyme auch weiterhin im Zytoplasma finden.“ Noch wichtiger sei die Tatsache, dass die peroxisomalen Varianten nicht schon in der Gensequenz zu erkennen sind, sondern erst während der Umsetzung der genetischen Information entstehen, und zwar entweder durch das so genannte alternative Spleißen oder durch Überlesen eines Stop-Codons: „Daher sind die abweichenden Formen bei der Analyse der Pilzgenome nicht aufgefallen.“

Erstaunlicherweise entstehen die peroxisomalen Varianten bei verschiedenen Pilzen auf unterschiedliche Weise: Der Schimmelpilz Aspergillus nidulans erzeugt die peroxisomale Form von GADPH mit demselben Mechanismus, den der Pflanzenschädling Ustilago maydis beim Umbau von PGK einsetzt, und umgekehrt.

Bölker und seine Mitarbeiter konnten nachweisen, dass die neu entdeckten Varianten in Peroxisomen eine biologische Funktion ausüben. Zerstört man bei Ustilago maydis die Transportsignale durch Mutation, so verbleiben die Proteine im Zytoplasma und die betroffenen Pilzzellen infizieren ihre Wirtspflanze Mais schlechter. „Im Fokus der Forschung wird künftig die Aufklärung der biochemischen Funktion der peroxisomalen Zuckerumsetzung stehen“, kündigt Bölker an.

Den Forschern ist aufgefallen, dass nur diejenigen glykolytischen Stoffwechselreaktionen auch in Peroxisomen stattfinden, die in beiden Richtungen ablaufen können, so dass Zucker entweder abgebaut oder aber neu aufgebaut werden. „Vielleicht ermöglicht die getrennte Lokalisierung dieser Enzyme, dass sich die gegenläufigen Reaktionen nicht in die Quere kommen“, vermutet Koautorin Julia Ast.

Michael Bölkers Arbeitsgruppe am Fachbereich Biologie gehört auch dem „LOEWE“-Zentrum für Synthetische Mikrobiologie der Philipps-Universität an, das Arbeitsgruppen aus Biologie, Chemie, Physik, Mathematik und weiteren Fachgebieten zusammenführt, um ein quantitatives, dynamisches und modellierbares Verständnis der Funktionsweise von Mikroorganismen zu gewinnen.

Originalveröffentlichung: Johannes Freitag, Julia Ast & Michael Bölker: Cryptic peroxisomal targeting via alternative splicing and stop codon read-through in fungi, Nature 24. Mai 2012

Weitere Informationen:
Ansprechpartner: Professor Dr. Michael Bölker,
Fachgebiet Genetik
Tel.: 06421 28-21536
E-Mail: boelker@biologie.uni-marburg.de
Internet: http://www.uni-marburg.de/fb17/fachgebiete/genetik/genetikI/index_html
Hintergrundartikel zum Thema:
Ustilago-Genom entschlüsselt: http://www.uni-marburg.de/aktuelles/news/2006/20061101ustilago/20061101ustilago

Brandpilz schaltet Pflanzenabwehr aus: http://www.uni-marburg.de/aktuelles/news/2011/1010a

Johannes Scholten | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-marburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Proteine entdecken, zählen, katalogisieren
28.06.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Chemisches Profil von Ameisen passt sich bei Selektionsdruck rasch an
28.06.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Schnelles und umweltschonendes Laserstrukturieren von Werkzeugen zur Folienherstellung

Kosteneffizienz und hohe Produktivität ohne dabei die Umwelt zu belasten: Im EU-Projekt »PoLaRoll« entwickelt das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen gemeinsam mit dem Oberhausener Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheit- und Energietechnik UMSICHT und sechs Industriepartnern ein Modul zur direkten Laser-Mikrostrukturierung in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren. Ziel ist es, mit Hilfe dieses Systems eine siebartige Metallfolie als Demonstrator zu fertigen, die zum Sonnenschutz von Glasfassaden verwendet wird: Durch ihre besondere Geometrie wird die Sonneneinstrahlung reduziert, woraus sich ein verminderter Energieaufwand für Kühlung und Belüftung ergibt.

Das Fraunhofer IPT ist im Projekt »PoLaRoll« für die Prozessentwicklung der Laserstrukturierung sowie für die Mess- und Systemtechnik zuständig. Von den...

Im Focus: Das Auto lernt vorauszudenken

Ein neues Christian Doppler Labor an der TU Wien beschäftigt sich mit der Regelung und Überwachung von Antriebssystemen – mit Unterstützung des Wissenschaftsministeriums und von AVL List.

Wer ein Auto fährt, trifft ständig Entscheidungen: Man gibt Gas, bremst und dreht am Lenkrad. Doch zusätzlich muss auch das Fahrzeug selbst ununterbrochen...

Im Focus: Vorbild Delfinhaut: Elastisches Material vermindert Reibungswiderstand bei Schiffen

Für eine elegante und ökonomische Fortbewegung im Wasser geben Delfine den Wissenschaftlern ein exzellentes Vorbild. Die flinken Säuger erzielen erstaunliche Schwimmleistungen, deren Ursachen einerseits in der Körperform und andererseits in den elastischen Eigenschaften ihrer Haut zu finden sind. Letzteres Phänomen ist bereits seit Mitte des vorigen Jahrhunderts bekannt, konnte aber bislang nicht erfolgreich auf technische Anwendungen übertragen werden. Experten des Fraunhofer IFAM und der HSVA GmbH haben nun gemeinsam mit zwei weiteren Forschungspartnern eine Oberflächenbeschichtung entwickelt, die ähnlich wie die Delfinhaut den Strömungswiderstand im Wasser messbar verringert.

Delfine haben eine glatte Haut mit einer darunter liegenden dicken, nachgiebigen Speckschicht. Diese speziellen Hauteigenschaften führen zu einer signifikanten...

Im Focus: Kaltes Wasser: Und es bewegt sich doch!

Bei minus 150 Grad Celsius flüssiges Wasser beobachten, das beherrschen Chemiker der Universität Innsbruck. Nun haben sie gemeinsam mit Forschern in Schweden und Deutschland experimentell nachgewiesen, dass zwei unterschiedliche Formen von Wasser existieren, die sich in Struktur und Dichte stark unterscheiden.

Die Wissenschaft sucht seit langem nach dem Grund, warum ausgerechnet Wasser das Molekül des Lebens ist. Mit ausgefeilten Techniken gelingt es Forschern am...

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Marine Pilze – hervorragende Quellen für neue marine Wirkstoffe?

28.06.2017 | Veranstaltungen

Willkommen an Bord!

28.06.2017 | Veranstaltungen

Internationale Fachkonferenz IEEE ICDCM - Lokale Gleichstromnetze bereichern die Energieversorgung

27.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

EUROSTARS-Projekt gestartet - mHealth-Lösung: time4you Forschungs- und Entwicklungspartner bei IMPACHS

28.06.2017 | Unternehmensmeldung

Proteine entdecken, zählen, katalogisieren

28.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Neue Scheinwerfer-Dimension: Volladaptive Lichtverteilung in Echtzeit

28.06.2017 | Automotive